Энергия көздері

Кіріспе 3
1 Энергия көздері 5
1.1 Энергия көздеріне жалпы сипаттама 5
1.2 Жел энергиясы 7
1.3 Су энергиясы 12
1.4 Күн энергиясы 13
1.5 Атом энергиясы 17
2 Энергия көздерін өндірісте пайдалану 21
2.1 Энергия көздерін өндірісте пайдаланудың тиімділігі 21
2.2 Өзекшелі катушка арқылы магнит өрісінің энергиясын анықтау 27
Қорытынды 28
Пайдаланылған әдебиеттер 29

Бұл үдерістен Қазақстан да артта қалған жоқ. Елбасы «Қазақстан-2050» Стратегиясы – қалыптасқан мемлекеттің жаңа саяси бағыты» атты Жолдауында: «Біз энергияның баламалы түрлерін өндіруді дамытуға, Күн мен желдің энергиясын пайдаланатын технологияларды белсенді енгізуге тиіспіз»,- деген еді.
Қазіргі уақытта жел мен Күн сынды баламалы энергия көздерін пайдалану - жоғары дәрежеде деп айту қиындау. Өйткені мамандардың есебі бойынша елімізде жалпы жаңғыртылатын энергия көздерінің үлесі 1 пайыз екен. Бүгінде Қазақстанның жер қойнауы табиғи қазбаларға бай болғандықтан энергия тапшылығы айтарлықтай байқалмайды. Дегенмен баламалы энергия көздері ол болашақтың қажеттілігі екені сөзсіз.
Қазақстанның климаттық жағдайы - күн қуатын пайдалануға қолайлы. Ғалымдардың айтуынша елімізде күн энергиясын өндіру мүмкіндігі жылына 2,5 миллиард киловатт-сағат. Бұл отандық ғалымдарды жаңа жобаларды жасауға жетелеп отыр. Мәселен, күн сәулесін жинайтын арнайы тақталар. Толық автоматтандырылған аталмыш тақтайшалар ғимараттан шықпай-ақ, күн сәулесінің түсу бұрышын анықтап, оны компьютер арқылы басқаруға мүмкіндік береді. Алматы энергетика және байланыс университетінің, Шағын энергия көздерін жаңғырту зертханасының қызметкерлері мен магистранттары жасап шыққан бұл тақта күннің энергиясын үнемдеп қана қоймай, оны энергияның басқа түріне ауыстыруға мүмкіндік береді екен. Ал өз кезегінде күн энергиясын қолдану жылу мен жарықты қатар алуға мүмкіндік береді. Бұл арзан әрі қолайлы. Сондықтан ол қазақстандық ғалымдардың басты назарында.
Баламалы энергия көзін өндіруге қажетті құралдың тағы бір түрі – желдік роторлық турбина. Оны Альберт Болотов ойлап тапқан. Бүгінде отандасымыздың еңбегі вертикальды роторлы турбина Қазақстаннан тыс көптеген елдерде қолданылып келеді. Оны Ресей, Қырғызстан және Корей елдері пайдалануда. Себебі алыс жерлерге электр энергиясын жеткізу өте қиын болғандықтан, алыс аймақтарға вертикальды роторлы турбинаны қою өте ыңғайлы.

1. Жадраев У. «Күн энергиясын ауыл шаруашылығында, ғылымда және техникада пайдалану» Алматы, 1974.
3.Мақала: Күн батареясы. – “Қазақстан” ұлттық энциклопедиясы. 5-том, 127-бет. Алматы, 2003 жыл.
4.Мақала: Фотоэлемент. – “Қазақстан” ұлттық энциклопедиясы. 9-том, 227-228 беттер. Алматы, 2007 жыл.
5. Ақылбаев Ж.С., Ермағамбетов Қ.Т., «Электр және магнетизм» 2001
6. http://www.kazee.kz/kk/useful-information/vozobnovlyaemye-istochniki-energii/
7. П.С. Непраожный Әлемнің энергетикалық қорлары. А; 1995
8. М. Васильев Энергия және адам
9. В.С Лаврус Энергия көздері А; 1997
10. Б.М. Берковский Дәстүрлі емес энергия көздері А; 1987

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 28 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ
Кіріспе 3
1 Энергия көздері 5
1.1 Энергия көздеріне жалпы сипаттама 5
1.2 Жел энергиясы 7
1.3 Су энергиясы 12
1.4 Күн энергиясы 13
1.5 Атом энергиясы 17
2 Энергия көздерін өндірісте пайдалану 21
2.1 Энергия көздерін өндірісте пайдаланудың тиімділігі 21
2.2 Өзекшелі катушка арқылы магнит өрісінің энергиясын анықтау 27
Қорытынды 28
Пайдаланылған әдебиеттер 29

Кіріспе
Бұл үдерістен Қазақстан да артта қалған жоқ. Елбасы Қазақстан-2050 Стратегиясы - қалыптасқан мемлекеттің жаңа саяси бағыты атты Жолдауында: Біз энергияның баламалы түрлерін өндіруді дамытуға, Күн мен желдің энергиясын пайдаланатын технологияларды белсенді енгізуге тиіспіз,- деген еді.
Қазіргі уақытта жел мен Күн сынды баламалы энергия көздерін пайдалану - жоғары дәрежеде деп айту қиындау. Өйткені мамандардың есебі бойынша елімізде жалпы жаңғыртылатын энергия көздерінің үлесі 1 пайыз екен. Бүгінде Қазақстанның жер қойнауы табиғи қазбаларға бай болғандықтан энергия тапшылығы айтарлықтай байқалмайды. Дегенмен баламалы энергия көздері ол болашақтың қажеттілігі екені сөзсіз.
Қазақстанның климаттық жағдайы - күн қуатын пайдалануға қолайлы. Ғалымдардың айтуынша елімізде күн энергиясын өндіру мүмкіндігі жылына 2,5 миллиард киловатт-сағат. Бұл отандық ғалымдарды жаңа жобаларды жасауға жетелеп отыр. Мәселен, күн сәулесін жинайтын арнайы тақталар. Толық автоматтандырылған аталмыш тақтайшалар ғимараттан шықпай-ақ, күн сәулесінің түсу бұрышын анықтап, оны компьютер арқылы басқаруға мүмкіндік береді. Алматы энергетика және байланыс университетінің, Шағын энергия көздерін жаңғырту зертханасының қызметкерлері мен магистранттары жасап шыққан бұл тақта күннің энергиясын үнемдеп қана қоймай, оны энергияның басқа түріне ауыстыруға мүмкіндік береді екен. Ал өз кезегінде күн энергиясын қолдану жылу мен жарықты қатар алуға мүмкіндік береді. Бұл арзан әрі қолайлы. Сондықтан ол қазақстандық ғалымдардың басты назарында.
Баламалы энергия көзін өндіруге қажетті құралдың тағы бір түрі - желдік роторлық турбина. Оны Альберт Болотов ойлап тапқан. Бүгінде отандасымыздың еңбегі вертикальды роторлы турбина Қазақстаннан тыс көптеген елдерде қолданылып келеді. Оны Ресей, Қырғызстан және Корей елдері пайдалануда. Себебі алыс жерлерге электр энергиясын жеткізу өте қиын болғандықтан, алыс аймақтарға вертикальды роторлы турбинаны қою өте ыңғайлы.
Бүгінде баламалы электр энергиясын өндіру озық әлемдік технологияларды енгізуге және энергетикалық тиімді бағдарламаларды іске асы-руға мүмкіндік беретіні сөзсіз. Сондықтан, баламалы энергия көздеріне қазірден бастап баса назар аударылуы тиіс.
Күннен күнге өсіп келе жатқан әлемдік энергетикалық сұранысты қанағаттандыру үшін көмірсутегі шикізатын көптеп пайдалану ауаны ластап, атмосферадағы тепе-теңдікті бұзды. Ғалымдардың пікі - рінше, осы жүз жылдықтың соңына таман ауаның температурасы 6,4 градус жылы - нып, әлемдік мұхиттардың деңгейі 58 сантиметрге көтеріледі екен. Бұл - құрлықты тұншықтыратын топан судың алғашқы белгісі. Сондықтан да қазіргі таңда әлем сарапшылары дүркін-дүркін дабыл қағып, энергетикалық қуат шикі - заттарына балама табу мәселесін күн тәртібіне батыл қойып тұр.
Барған сайын адамзат үшін аса үлкен қауіпке айналып бара жатқан жаһандық жылыну процесін тежеу, электр энергиясы өндірудің негізгі көзі - көмірсутегі шикізатына балама табу мәселелері былтырғы жылы өткен 19-шы Дүниежүзілік мұнай конгресінде де ерекше күн тәртібіне қойылды. Мамандардың айтуынша, қазір көмірсутегі шикізатына балама ретінде қарастырылып отырған биоотын, жел және күн қызуынан алынатын энергия әлемдегі өндірілетін электр қуатының 2 пайызын ғана құрайды. Сондықтан бұл салада Қазақстан энерге - тикасы мамандарының алдында тұрған міндет ұшан-теңіз.
Адам саны 7 миллиардқа жеткен әлемде энергетика сұранысы да артып отыр. Бірақ әдеттегі энергетиканың басты кейіпкерлері мұнай, көмір, табиғи газ сияқты қазынды энергетика көздері әрі шектеулі, әрі қымбат және қоршаған ортаны ластайды. Осы себепті жаһандық ысыну басым болып отырған ғаламшарымызда таусылмайтын және қоршаған ортаны ластамайтын, жаңартыла алатын энергетика көздері күн сайын алға шығып отырады. Атап айтсақ, Еуропа Одағы алдымыздағы 10 жылдың ішінде энергетиканың 20 пайызын жаңартыла алатын энергия көздерінен алуды жоспарлауда.
Жаңартыла алатын энергия көбінесе тікелей немесе жанамалы түрде күннің әсерінен пайда болады. Күннің сәулесі немесе күн энергиясы жылыну және жарық мақсатында тұрғын үйлер мен әртүрлі ғимараттарда тікелей пайдаланылса; электр өндіру, суды жылыту, суыту және әртүрлі сауда мен өнеркәсіптік мақсаттарға жанамалы түрде қолданыла алады.
Қазақстан су, жел, күн энергетикасы сияқты электр қуатын өндірудегі балама қуат көздеріне бай елдердің бірінен саналады. Алайда, осы уақытқа дейін ішінара гидроэнергия қуатын пайдаланудан басқа, елімізде бұл бай балама қуат көздері іске қосылған жоқ.
Жұмыстың мақсаты - туындаған проблеманы шешудегі энергетикалық сұранысты қанағаттандыра алатын энергия көзі - жел, биомасса энергияларын пайдалану. Бұл тапсырма экологиялық, экономикалық және әлеуметтік аспектілерді есепке ала отырып, бірыңғай және теңдестірілген позицияны қабылдауды талап етеді. Осыған байланысты бірқатар жүйелі шаралар ойластырылды, Қазақстанның отын-энергетикалық кешенін тұрақты дамытуға бағытталған одан арғы шараларды ойластыруымыз керектігін айқындайды.
Жұмыстың идеясы қайта жаңартылатын энергия көздерін пайдалана отырып арзан және экологиялық таза энергияға қол жеткізу.
Жұмыста орындалатын міндеттер:
oo Электр энергиясын өндіру мақсатымен жел электр қондырғыларын орнатып, жел энергиясының тиімділігін пайдалану.
oo Жел энергиясын өндіру барысында автоматтандырылған қондырғыларды қолдану.
oo Қайта жаңаратын энергия көздерін пайдаланудағы тиімділікті есеп жүзінде дәлелдеу.
1 Энергия көздері

1.1 Энергия көздеріне жалпы сипаттама

ЭНЕРГИЯ (грек. еnergeіa - әсер, әрекет) -- материя қозғалысының әр түрлі формасының жалпы өлшеуіші. Материя қозғалысының әр түрлі формалары бір-біріне айналып (түрленіп) отырады. ХІХ ғасырдың орта шенінде осы қозғалыстың барлық формалары бір-біріне белгілі бір сандық мөлшерде ғана айналатындығы анықталды; осы жағдайда "Энергия" ұғымын енгізуге, яғни қозғалыстың әртүрлі физикалық формаларын бірыңғай өлшеуішпен өлшеуге мүмкіндік береді. "Энергия" ұғымы сақталу заңына бағынады.
Энергия туралы түсінік мәңгі двигатель жасаудың мүмкін еместігін дәлелдеуге байланысты пайда болды. Жұмыстың қоршаған ортадағы немесе жүйедегі белгілі бір өзгерістің (отынның жануы, судың құлауы т.б.) нәтижесінде ғана орындалатыны анықталды; дененің бір күйден басқа бір күйге ауысуы кезіндегі белгілі бір жұмыс істеу қабілеті оның энергиясы деп аталады. Қозғалыстың әр түрлі формасына сәйкес энергияның да бірнеше түрі бар (мысалы, механикалық энергия, химиялық энергия, электромагниттік энергия, гравитациялық энергия, ядролық энергия т.б.).
Электр энергиясы айнымалы токтың индукциялық генераторларынан әр түрлі электр станцияларында өндіріледі. Электр станциялары көмір мен мұнай қорларының жанында (жылу электр станциялары) немесе өзен-сулардың бойында (су электр станциялары) тұрғызылады. Жылу электр стандияларында отынның (мысалы, көмірдің) жылу энергиясы электр энергиясына түрленеді. Жоғары қысымда қызған бу ағыны бу турбинасының роторын айналдырады, сонда онымен бір оське орнатылған генератордың роторы да айналады. Су электр станцияларында судың механикалық энергиясы электр энергиясына түрленеді. Өзенді бөгеп, платинамен суды биікке көтереді. Биіктен гидравликалық турбинаның қалақшаларына құлаған су ағыны оны генератордың роторымен қоса айналдырады[1;151].
Қазіргі кезде дүние жүзінде өндірілетін электр энергиясының біраз бөлігі атом электр станцияларында өндіріледі. Мұнда ауыр ядролардың тізбекті реакциясы кезінде бөлінген атомның ішкі энергиясы электр энергиясына түрленеді. Тізбекті реакция ядролық реактор деп аталатын қондырғыларда жүреді. Бұл туралы біз ядролық физика тарауында кеңірек айтамыз. Электр станцияларының отын немесе су қорларының жанында орналасуынан, электр энергиясын тұтынушыға дейін жеткізу мәселесі туады. Алыс қашықтыққа электр тасымалдау желісінде шығын көбейеді. Джоуль-Ленц заңы бойынша Q= I2 Rt, ал R=psl -- екенін ескерсек, электр желісінің ұзындығы L артқан сайын, шығын да көбейеді. Оны қалай азайтуға болады?
Кедергіні азайту үшін сымдардың көлденең қимасының ауданын арттыру (жуан сымдарды пайдалану) немесе меншікті кедергісі аз материалдарды (мысалы, күмісті) қолдану керек. Бұл екі жолдың да іс жүзінде тиімділігі жоқ екені өз-өзінен түсінікті. Джоуль -- Ленц заңының өрнегіне қарасақ, шығынды азайтудың тағы бір жолы -- ток күшін азайту екенін көреміз. Бірақ берілетін қуат өзгермей қалуы тиіс. Қуат ток күші мен кернеудің көбейтіндісіне тең болғандықтан, ток күшін неше есе азайтсақ, кернеуді сонша есе арттыру керек. Олай болса, электр энергиясын жеткізу мәселесі токты трансформациялаумен байланысты[1;152].
Генератордың өндіретін кернеуі U0 , ал жүктеменің тұтынатын кернеуі U болсын. Онда U0=U+IZ , мұндағы Z -- желінің толық кедергісі. Әдетте, желінің активті кедергісі оның реактивті кедергісінен әлдеқайда артық болып келеді. Сондықтан желідегі кернеудің түсуі оның активті кедергісімен анықталады: U0=-U=IR . Олай болса, желідегі энергия шығыны былай есептеледі:
Q=I2Rt=(U0-U)It
Генератордың берілген қуаты үшін желідегі энергия шығыны оған түсірілген кернеуге кері пропорционал.
Генератордың қуаты P тұрақты болғанда, желіге берілген кернеудің U1 және U2 мәндері үшін энергия шығынын есептейік:

бұлардың қатынасы:

Егер желіге берілетін кернеу жеткілікті түрде жоғары болмаса, уақыт бірлігі ішінде сымдардағы шығын генератордың қуатынан асып кетуі мүмкін, онда энергия тұтынушыға мүлдем жетпей қалады. Осы айтылғандардан электр желісіне жоғары кернеу беру керек екені түсінікті. Айнымалы ток генераторларының өндіретін кернеуі жуықтап алғанда 20 кВ-тан аспайды. Сондықтан электр станцияларында жоғарылатқыш трансформаторлар қойылады. Әдетте, кернеу бірнеше саты жоғарылатылып барып, электр желісіне беріледі. Желінің аяғында кернеу бірнеше саты төмендетіліп, бұдан соң тұтынушыға беріледі. Біздің елде 220 В кернеу кеңінен қолданылады.
Тұрақты токты желімен тасымалдаса, шығын айнымалы токпен салыстырғаыда әлдеқайда аз болар еді. Біріншіден, қайта магниттелуге шығын жоқ, екіншіден, реактивті кедергі нөлге тең. Бірақ тұрақты токты трансформациялауға болмайды, трансформатор электромагниттік индукцияның негізінде жұмыс істейді ғой. Алдымен, айнымалы токты жоғары кернеуге трансформациялап, содан кейін оны түзетіп, желіге жіберуге болады.

1-сурет. Электр энергиясы
Тұтынушыға жеткен соң тұрақты токты қайтадан айнымалы токқа айналдырып, кернеуді қажет мәнге дейін төмендетуге болар еді. Бірақ тұрақты токты қайтадан айнымалы токқа айналдырудың қиыншылықтары бар. Сондықтан қазіргі кезде, негізінен, айнымалы ток қолданылады.
Қазіргі кезде адамзат қоғамының өмірін энергиясыз елестету мүмкін емес. Кеш бата бәріміз электр жарығымен өмір сүреміз, үйдегі көптеген электр құралдары, демалыс, көңіл көтеру орындарының тіршілігі, бүкіл өндіріс, өнімдерді өңдеу, басқа да қажетті заттарды жасау технологиялары электр энергиясын қолдана отырып жүзеге асатынын білеміз[2;123].

1.2 Жел энергиясы

Жел энергиясы негізінен Күн энергиясының Жер бетін бірқалыпты қыздырмауынан туындайды. Сағат сайын Жер Күннен 1014 кВт сағ энергия алады. Күн энергиясының 1-2 % -і жел энергиясына түрленеді. Бұл көрсеткіш жер бетіндегі барлық өсімдіктердің биоқалдыққа айналғанда бөлініп шығатын энергиясынан 50-100 есе асып түседі. Бірнеше мыңдаған жылдар бойы адамдар желді - энергия көзі ретінде пайдаланған. Жел энергиясын пайдаланып желкен көмегімен жүзген. Жер суландыру кезінде, жел диірмені ретінде дәнді-дақыл өнімдерін ұнтақтау үшін қолданған.
Жел энергиясының қоры бүкіл планета өзендерінің гидроэнергиясынан 100 есе асып түседі. Ылғи да және барлық жерде жел соғып тұрады. Жаздың қоңыр салқын самал желін, апат, зардап шығын әкелетін керемет дауылдарды атап өтуге болады.
Қалпына келтіретін дәстүрлі емес жел энергиясының келешегі зор, экологиялық таза, қоры ешуақытта сарқылмайды, әрі арзан, тиімді. Бұларды пайдалану табиғат баланстарын бұзбайды. Жел энергиясын қолдану таулы аймақтардың жоғары бөктерінде толқынды теңіз жағалауларында ыңғайлы екені бәрімізге танымал. Жел энергетикасын дамытуға қолайлы аймақтар өте көптеп табылады. Жел күші жер бетінің ойлы-қырлы болуына тікелей байланысты. Мысалы, таулы аймақтың екі бөлігін қарастырайық, Күн көзінің екі бөлікке түскен энергиясы бірдей болғанымен, жердің кедір-бұдыры әр қилы болғандықтан, жел күшінің ықпалы, бағыты да әр түрлі болады. Жел күшінің ықпалы жыл мезгілінің ауысуына, ауа райының өзгеруіне байланысты өзгеріп отырады. Мысалы, Дания елінің климаттық жағдайын ескерер болсақ, фотоэлектрлік жүйемен қамтамасыз етілген энергия қыста - 18% , ал жазда - 100% берсе , ал жел станциясынан алынатын энергия қыста - 100%, жазда - 55% береді екен. Осындай үйлесімділікпен қарастырылған желқондырғысы мен фотоэлектрлік жүйеден тұратын желқондырғысын біріктіріп пайдаланған, әрине тиімдірек болады, жеке пайдаланғаннан гөрі. Жел күшінен өндірілетін энергия мөлшері желдің тығыздығына, жел турбинасының қалақшаларының ауданына, жел жылдамдығының кубына тәуелді болады. Ендеше, осыларға жеке-жеке тоқталайық[3;452].

2-сурет. Жел энергиясы
Жел жылдамдығы.
Жел жылдамдығы - желқондырғысының энергия өндіруіне әсер ететін маңызды өлшемі болып табылады. Желдің үлкен жылдамдығы ауа массасының ағынының көлемін үлкейтеді. Жел энергиясы жел жылдамдығының кубына тура пропорционал өзгереді. Ендеше, ротордың кенетикалық энергиясы жел жылдамдығын екі есе үлкейткенде 8 есе артады. Мына төмендегі кестеде жел жылдамдығының жел энергиясына тәуелділігі көрсетілген. (құрғақ ауаның тығыздығы - 1.225 кгм³, атмосфералық қысымның шамасы 760 мм.сын. бағанасы кезіндегі қалыпты жағдай).
Энергия мөлшері мына формуламен есептеледі:
Еĸ=ρυ³2
υ-желдің жылдамдығы ,
ρ-ауаның тығыздығы
Энергия өлшем бірлігі ретінде (Вм²) алып отырмыз. Табиғи жағдайларға байланысты, желдің жылдамдығы да өзгеріп отырады. Желқондырғылардың конструкциялары жел жылдамдығының 3-30 мс диапазон аралықтарында жұмыс істейтіндей етіп жабдықталған. Үлкен дауылдар желқондырғасын бүлдірмеу мақсатында, үлкен желқондырғысын тежеуіш механизммен жабдықтайды. Кішкентай желқондырғысы жел жылдамдығы 3 мс кем болған жағдайда жұмыс істей беред :
Жел жылдамдығының шкаласы
Жел жылдамдығы, м\с.
Жел түрлері
0-1.8
Жел жоқ кезде
1.8-5.8
Әлсіз
5.8-8.5
Қоңырсалқын
8.5-11
Әдеттегі
11-17
Күшті
17-25
Өте күшті
25-43
Теңіз дауылы
43 - тен жоғары
Құйын дауыл
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Желэнергетикасының пайдаланудың даму тарихы

1888 ж. Чарльз Бруш пайдаланған жел генераторы
3-сурет
Бірнеше мыңдаған жылдар бойы адамдар желді - энергия көзі ретінде пайдаланған. Қоғам мәдениетінің жаңа қалыптасқан кезінде жел энергиясын теңіз саяхатында пайдаланған. Ертедегі мысырлықтар 5 мың жыл бұрын жел энергиясын пайдаланып желкен көмегімен жүзген. Біздің заманымыздың 700 жылдары қазіргі Ауғанстан жерінде тік бекітілген осі бар жел машинасымен дақылдарды ұнтақтау үшін қолданған. Жерорта теңізінде орналасқан Крит аралында ұзын мұнараға бекітілген жел күшімен қозғалатын диірмен жер суландыру жүйесінің жұмысын атқарған. 14 ғасырда голландықтар жел диірменін жетілдіріп, дәнді-дақыл өнімдерін ұнтақтау үшін қолданды[3;125].
1854 жылы АҚШ-та жел энергиясымен жұмыс істейтін су тарту насосы іске қосылды. Су тарту насосының моделі жел диірменінен қалақшалар санының көптігімен және жел бағыты мен жылдамдығын анықтайтын аспап флюгердің болуымен ерекшеленеді. 1940 жылдары осындай жел күшімен қозғалатын диірменнің саны 6 миллиондай еді, оларды су тарту және электроэнергия алу мақсатында қолданды.
Осындай жел диірмендер мал шаруашылық фермасын сумен қамтамасыз етіп тұрды. 20 ғасырдың ортасында жел энергиясын қазіргі заман энергия қоры - мұнай орнын басты. Дүние жүзінің бірнеше рет мұнай дағдарысынан соң, қайтадан жел энергетикасына көпшіліктің қызығушылығы оянды. 70 жылдары мұнай бағасының өсуіне байланысты, энергетика сарапшылары жел энргиясын пайдалану шараларын ұсынды. Мемлекет қаржыландыру қолдауымен өткізілген зерттеулер мен эксперименттердің нәтижелері, жел энергиясын пайдаланудың жаңа технологиясының дамуына жол ашылды.
1981-1984 жылдары Калифорнияның өзінде 6870 жел турбинасы іске қосылды. Бірақ 31 желтоқсан 1985 жылы мұнайдың бағасы баррельге шыққанда 10 долларға түсті, осыған байланысты желқондырғысын шығаратын көптеген шағын компаниялар жойыла бастады. Ал 1998 жылы АҚШ-та желэнергетикасы дамуы қайтадан даму сатысына көтерілді.
Желқондырғысының электр энергиясын өндіру технологиясы
Жел қондырғыларда жел ағынының кинетикалық энергиясы генератор роторларының айналу процесі кезінде электр энергиясына айналады. Конструкциясы жағынан желқондырғылардың генераторлары электростанция -дағы отын жаққанда ток өндіретін генераторларға ұқсайды. XX ғасырдың басында Н.Е. Жуковский жел двигателі теориясының негізін қалады, осы теорияны негіздей отырып әлсіз желдің ырғағынан жұмыс істелетін жоғары өнімді жетілдірілген желагрегаттардың конструкциялары жасалынды, барлық елдің ғалымдары мен самолет жасаушы конструктор мамандары өз үлестерін қосты.
Барлық жел двигателінің жұмыс істеу принципі біреу-ақ,онда желдің әсерінен қозғалатын желдоңғалағының қалақшаларының қозғалысы электр энергиясын өндіретін генераторының айналып тұратын білігіне беріледі.
Желдоңғалағының диематрі үлкен болған сайын соққан желдің үлкен ағысын қамтиды және агрегат түрлеріне қарап неғұрлым үлкен энергия өндіреді. Жел двигателін екі топқа бөледі:
1. тік осьпен айналатын жел двигателі,оларға карусель типтес,қалақшалы, ортогональді.
2. горизонталь осьпен айналатын жел двигателі (қанатты деп аталады - қанаттарының санына байланысты).
Қалақшалы жел двигателінің айналу жылдамдығы олардың қалақшалар санына кері пропорционал, сондықтан агрегаттың қалақшаларын үштен артық жасамайды. Горизонталь айналдыру осі бар екі немесе үш қалақшадан тұратын мұнараның басына бекітілген қондырғылар - желқондырғылардың ең көп тараған түрі болып табылады. Горизонталь айналдыру осі бар турбинаның роторының басқарушы білігі де көлденең орналасқан. Ал көп қалақшалардан тұратын горизонталь осі бар моделін монолиттік деп атайды. Бұл қондырғылар төменгі жылдамдықта жұмыс істейтіндіктен, су тарту насосында пайдаланады[5;252].
Тік осьпен айналатын жел двигателінің (Н - типтес) роторының жетекші білігі вертикаль орналасқан. Турбиналарының қалақшалары өте ұзын, пішіні доға тәрізді, мұнараның үстіңгі және астыңғы жағына берік орнатылған. Осындай жел қондырғыларын әлемнің бірнеше компаниясы ғана жасайды.
H - типтес турбинасы роторының ерекшелігі басқарушы білік вертикаль орналасқандықтан , кез келген бағытта соққан желдің үлкен ағысын қамтиды. Француз инженері Дарриус тік осьпен айналатын жел двигателінің теория негізін қалай отырып , конструкциясын жасады. Сыртқы түрлерінің айырмашылығына қарамастан горизонталь және вертикаль айналу осі бар желқондырғылардың жұмыс істеу принциптері бірде
Үлкен желқондырғысы
Үлкен желқондырғылардың өндіретін энергиясы мәнінің үлкендігі сонша, жергілікті берілетін энергия беру желілері қуатынан асып түседі. Үлкен желқондырғысы жұмыс жасау үшін, көптеген қаражат жұмсауға тура келеді. Осындай артық шығын жұмсау жалғыз қондырғы бар жерде өте тиімсіз, сондықтан келеңсіз мәселені шешу мақсатында, белгілі аймақта желқондырғысын топтастыр -ып салады. Осылай көп өндірілген энергия, контракт бойынша коммунальді компанияға сатылады. Ең алғаш рет осындай топтастырылған үлкен желқондырғылары Калифорнияда іске асты.
400-600 кВт 16 мың үлкен желқондырғылары Сан-Франциско қаласының тұрғындарын толығымен энергиямен қамтамасыз етеді.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Теңіз базасының желқондырғылары
Теңізде қатты жел соғатыны әркімге белгілі, теңіздегі желдің энергиясын пайдалану халық саны көп, тығыз орналасқан Солтүстік Европа мемлекеттері үшін үлкен жетістік деуге болады, себебі бұл мемлекеттердің жерлерінде желқондырғысын орнататын ашық, жазық алаңдар жетіспейді. Таяз өзендерде орнатылған желқондырғылары Европа мемлекеттерінің назарын өздеріне аударуда. Себебі Солтүстік Европа мемлекеттерінде таяз өзенді, сулы аймақтар көп еді. Біріншіден, теңізде жел жылдамдығы 10% есе, өндірілетін энергия 30 % өседі, екіншіден, 30 м тереңдікте, жағалаудан 30 км орналасқан желқондырғысын пайдалану экономикалық тиімді екен.
Европада атомдық энергиясыз атты жоба бойынша өткізілген отырыста теңіз базасының электроэнергиясын 2 есе пайдалану туралы ұсыныс қабылданды. Келешекте Дания мемлекеті теңіз базасының желқондырғылары өндіретін энергия қоры 13,5 Т Вт - сағ болады , - деп жоспарлап отыр, бұл елдің 40 % энергия мұқтаждықтарын қанағаттандырады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Кіші жел қондырғыларын пайдалану
Алдында айтып кеткендей, дизельді генеротормен салыстырғанда, жел энергетикасы алыс аймақта тұратын халықтар үшін өте экономикалық тиімді. Кіші желқондырғылары ауыл тұрғындары үшін мынандай мақсаттарда қолданылатынын айтып өтейік:
1. Су тарту және сығылған ауа алу үшін ;
2. Электр энергиясын алу үшін;
3. Кейбір механизмдерді қозғалысқа келтіру үшін.

1.3 Су энергиясы
Су энергетикасы - энергетиканың су қорларының қуатын пайдаланумен айналысатын саласы. Алғашқы су энергиясы диірмендердің, станоктардың, балғалардың, ауа үрлегіштердің, т.б. жұмыс машиналарының жетектерінде пайдаланылды. Гидравликалық турбина, электр машинасы жасалып, электр энергиясын едәуір қашықтыққа жеткізу тәсілі табылғаннан кейін, сондай-ақ су энергиясын су электр стансаларында (СЭС) электр энергиясына түрлендіру жолының жетілдірілуіне байланысты су энергетикасы электр энергетикасының бір бағыты ретінде дамыды. СЭС - жылу электр стансаларына қарағанда жылдам реттелетін, икемді энергетикалық қондырғы. Олардың жиілікті реттеуде, қосымша жүктемелерді атқаруда және энергетикалық жүйенің апаттық қорын қамтамасыз етуде тиімділігі жоғары. Қазақстандағы су энергетикасы құрылысы 1928 жылы Лениногорскқаласының маңында, Громатуха өзенінде Жоғарғы Хариуз СЭС-і іске қосылғаннан басталды. Қазақстан өзендерінің су энергетикалық жылдық қорлары 162,9 млрд. кВт сағ. болып бағаланады. Соның ішінде техникалық тұрғыдан пайдалануға болатыны 62 млрд. кВт сағ. Оңтүстік-шығыс Қазақстанның су энергетикасы қорлары негізінен Іле өзені және Балқаш көлі мен Алакөлдіңшығыс бөлігі алаптарында орналасқан. Оңтүстік Қазақстан аумағындағы Сырдария, Талас, Шу, т.б. өзендерінің қосынды энергетикалық потенциалы 23,2 млрд. кВт сағатқа тең. Солтүстік және Орталық Қазақстанда су энергетикасы қорларының негізгі үлесі Есіл өзенінде, Торғай үстіртіндегі өзендер тобында және Теңіз бен Қарасор көлдері алабында шоғырланған. Олардың үлесіне республикадағы су энергетикалық қордың шамамен 3 млрд. кВт сағаты тиеді (1,7%). Батыс Қазақстан аумағындағыЖайық, Жем (Ембі), т.б. өзендердің су энергетикалық потенциалдары 2,8 млрд. кВт сағ. деп бағаланады. Қазіргі кезде Қазақстан СЭС-терінің қуаты 2270 МВт-қа тең. Оларда жылына 8,32 млрд. кВт сағ. электр энергиясы өндіріледі.

4 сурет Су бөгетінің сызбасы

1.4 Күн энергиясы

Күн энергиясы - шешуші экологиялық факторлардың бірі. Атап айтқанда жарық жерде өмір сүретіндердің барлығына дерлігін фотосинтез арқылы энергиямен және құнарлы заттармен қамтамасыз етеді. Тірі ағзалар үшін сөуле толқынының ұзындығы, оның қарқындылығы және сәулелендірудің ұзақтығы қажет. Күн сөулесінің спектрі үш аймаққа бөлінеді, өлар: ультракүлгін, көрінетін жәнө инфрақызыл сәуле шығару аймағы.
Болашақта энергия балансына жел, күн, шағын ГЭС энергиясының зор әлеуетін тарту және атом энергетикасын дамыту негізін құру жоспарланып отыр. Қазіргі күні Қазақстанның әрбір азаматы күн сайын Қор компанияларының қызметтерін пайдаланып отыр. Мәселен, электр энергиясын пайдалану, телефонмен сөйлесу, көлікпен жол жүру және жанар-жағармай құю, қалалардың араларында ұшақпен ұшу, несие мен сақтандырулар секілді жайттарсыз қазіргі кезеңді көзге елестету қиын. Айта кететін нәрсе осы операциялардың еш біреуі электр энергиясынсыз жүзеге аспайды және толықтай біздің қажеттілігімізді қанағаттандырa алмайды. Сондықтан, осы мәселені яғни альтернативті энергия көздерін пайдалануды қазіргі таңдағы басты мәселелердің бірі деп есептеймін. Адамның бірінші қажеттілігі жайлы эссе болғандықтан, осы тақырып міндетті түрде өзекті әрі қызықты болмақ.
Электр энергетикасын қалпына келтіру мәселесі -- бұл қауіпсіздік мәселесі, әрі еліміздің болашағы электр энергетикасы мен инфрақұрылымның даму деңгейімен байланысты болып отыр. Бірінші кезекте мемлекеттің бәсекеге қабілеттілігінің стратегиялық міндеті шешілуде, мемлекеттің өзінде инвестициялар жасалып, жұмыс орындары пайда болуы тиіс.
Электр энергетикасын дамыту экономиканың өзге салаларын дамытуға мұрындық болмақ (мультипликативті әсер) , қажетті бастапқы энергия ресурстарының, бірінші кезекте арзан көмірдің барлығын ескерер болсақ, елімізде энергия сыйымдылығы аз, экспортқа бағытталған өндірістердің дамуына ықпал етпек. Альтернативті энергия көздерін пайдалану орталықтандырылған энергиямен жабдықтау жүйесіне нақты балама, әсіресе электр энергиясының тапшылығын көріп отырған алыс аудандарға тиімді болмақ. Сондай-ақ Қазақстанның энергия қоры болып табылатын қазба байлықтары мен қалпына келетін энергия көздерінің зор әлеуетін иелене отырып, қазіргі уақытта энергия үнемдеу саласында ең соңғы орындардың бірін иеленіп отыр[6;241].

5-сурет Жылу энергиясы
Біз электр және жылу энергиясын өндіру, жеткізу, тарату және пайдалану кездерінде-де энергияны үнемдеудің қарапайым ережелерін сақтамаудың куәсі болып жүрміз. Осылай қалыптасқан жағдайда энергияны үнемдеу мәселесіне қаражат бөлу жаңа энергетика көздерін салумен бара-бар болар еді, себебі энергияны үнемдеудің өзі пайдалану тұрғысынан қарағанда жаңа энергия көзін ашумен бірдей. Қазақстанда энергия үнемдеу әлеуеті 30 - 35 пайызды ғана құрайды. Қоғамымыздың барлық салаларында энергия үнемдеу саясатын дұрыс жүргізу жедел қолданысқа енгізілетін сапалы заңның бекітілуін және тұтас іс-шаралар кешенін орындауды қажет етеді.Сондықтан қалыптасқан осындай проблемаларды шешу Ғылыми Технологиялық Революция заманында өте өзекті. Әрине дәстүрлі энергия көзін пайдалану біздің толық электр энергиясына деген сұранысымызды шеше алмайды.

6-сурет. Күн энергия қоры

Менің ұсынарым ол басқа да дамыған елдер тәжірибесіндегідей альтернативті энергия көзін пайдалануды дамыту. Мәселен, Жапония 833 МВт, АҚШ 153 МВт және Германия 353 МВтқа альтернативті энергия қорын ұлғайтып үлгерді. Осы елдер тәжірибесіндегідей үлгі алып, салаға жаңа мамандар тартып, елдегі жетекші энергетика компанияларын альтернативті энергияға деген қызығушылықтарын арттырып және шетелдік әрі отандық инвестициялардың тартылуына қолайлы жағдай жасау арқылы біз отандық балама энергия көзін жаңғырта аламыз. Ол әрине мемлекетке, отандық энергетика өндіретін компанияларға және қарапайым халыққа өте тиімді болар еді. Себебі Қазақстан электр энергетикаға әлі де болса тәуелді. Альтернативті энергияны әр түрлі табиғи көздерден алуға болады соның бірі бәрімізге ортақ күн жылуына ерекше тоқталғым келіп отыр. Күннің сарқылмас энергия көзі екені барлығымызға мәлім тек оны толықтай игере алмаудамыз күн салмағы ыстық газдардан тұратын, айналасына жылу және сәулесін түсірген бір жұлдыз болып қабылданады. Күдіксіз, өте күшті жылуға ие. Күннен шыққан энергияның тек 2 миллионнан бір бөлігі жер шарына жете алады. Күннің жылуы 8,5 минутта жер шарына жетеді. Үш күндік түскен күн жылуы дүниедегі барлық мұнай, көмір және ормандардан алынатын энергиямен тең. Күннің құрамы түгелімен сутек пен гелийден тұрады. Сутек мөлшері 75 пайыз болып табылады.
Күннен келген жылу және жарық сутегі протондарының бірігіп гелийге айналуы және осы айналу барысында салмағын жоғалтқаны үшін пайда болады. Мұны термоядролық реакция деп атайды. Ортаға шыққан энергия өте үлкен. Секундына 600 миллион тонна сутек гелийге айналады. Осы кезде әр секунд сайын күн 4,5 миллион тонна жеңілдейді. Күндегі ядролық реакция нәтижесінде қызыл бір алау 15-20 мың км-ге көтеріледі. Бұл оқиға күннің бораны деп аталады. Сөйтіп күн өте мол энергия көзін өндіреді шамамен қазіргі сұраныстан 5000 есе артық энергияны күн бере алады. Күн көзі экологиялық ең таза энергия көзі болып саналады ол қоршаған ортаға ешқандай зардап әкелмейді, дайын күн батареяларын сатып алуға тиісті қаржы болса болғандығы және ашық алаңда осы күн батареяларын орнатып, трансформатор салуға тиімді инвестициялар тарту альтернативті энергия көзіне жаңа өмір сыйлайтын еді. Бұл ойым дамитын болып, көздеген мақсатқа жетер болсақ, кейін қарапайым халық үйлерінің үстіне күн батареяларын орнатып, тәуелсіз тұтынушы мәртебесіне ие болады. Осы сияқты жел яғни табиғи байлықтың тағы бір көзін дәл күн көзі сияқты пайдалану отандық дәстүрлі энергияға деген сұранысты бір шама төмендетері хақ. Ал атом электр станцияларын пайдалану біздің қоршаған ортамызға және сол елді мекендегі адамдардың денсаулығына кері ықпалын тигізерін білеміз. Сондықтан мемлекетке тиімдісі таза экологиялық балама энергия көзі болып саналады деген ойдамын. Осындай тиімді энергия көзідерін толық қанды пайдалана алмасақ күндердің бір күнінде біздің елде үлкен проблема туындауы мүмкін, әрине мемлекеттегі маңызды бір салада проблема болса қарқынды экономикалық даму болмайды. Ол, Қазақстандай дамушы елге кері әсер етеді. Бірақ проблема бар жерде шешімде болуы шарт, жоғарыда қарастырған мәселенің шешімі альтернативті энергия көзін пайдалану дәстүрлі энергетика саласының жарқын болашағы. Ғылымды оның ішінде балама энергетика көзін тұрақты дамытып, ел экономикасының жанашыры болу әрқайсымыздың қолымызда деп ойымды түйіндегім келеді.
Күн - Жер бетінің көзі: жарықтың, жылудың, өмірдің. Тек қана күннің көзі адамдарға олар отты пайдалануды үйренбей тұрып, жылуды берген. Күн энергиясы адам қоғамының бірінші игеруі болған. Дүниеде табиғи шектеудің бірнеше түрлері бар. Егер жанармай санының бағасын үш категориялар бойынша алсақ: қарастырылған, мүмкін, ықтималды, онда көмір 600 жылға, мұнай- 90, табиғи газ - 50, уран - 27 жылға жетеді. Басқаша айтқанда барлық категориялар бойынша жанармайлардың барлық түрлері 800 жылда жанып бітеді. Қазіргі күнмен салыстырғанда 2010 жылға минералды шикізаттарға сұраныс 3 есе артуы мүмкін. Қазір бай орналасуы бар мемлекеттер соңына дейін өңделген. Әрине жағдайды басқа да пайдалы қазбалар арқылы қарастырады. Егер энергияны өңдеу бүгінгі қарқынмен өсетін болса, онда қазіргі пайдаланатын жанармайдың барлық түрлері 130 жылда қолданылып бітеді, демек ХХII ғасырдың басында. Энергетика саласының негізгі тұтынушылар өндірісінің дамуымен, адамзат дәстүрлі емес энергия көздерінің, ресурстардың барлық жаңа түрлерін пайдалана бастады. Ғылымдық және басқа да күрделі технологиялармен байланысты жаңа пайда болуы орындарына кеткен финанстық шығындармен энергия көздерін қолдану ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.